javaJNI编程指南

AndroidJNI知识简介JavaNativeInterface(JNI)标准是java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI是本地编程接口，它使得在Java虚拟机(VM)内部运行的Java代码能够与用其它编程语言(如C、C++和汇编语言)编写的应用程序和库进行交互操作。1.从如何载入.so档案谈起由于Android的应用层的类都是以Java写的，这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后，必须靠Dalvik虚拟机(VM:VirtualMachine)来执行。VM在Android平台里，扮演很重要的角色。此外，在执行Java类的过程中，如果Java类需要与C组件沟通时，VM就会去载入C组件，然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。此时，VM扮演着桥梁的角色，让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互沟通。应用层的Java类是在虚拟机(VM:VitualMachine)上执行的，而C件不是在VM上执行，那么Java程式又如何要求VM去载入(Load)所指定的C组件呢?可使用下述指令：System.loadLibrary(*.so的档案名);例如，Android框架里所提供的MediaPlayer.java类，含指令：publicclassMediaPlayer{static{System.loadLibrary(media_jni);}}这要求VM去载入Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案。载入*.so之后，Java类与*.so档案就汇合起来，一起执行了。2.如何撰写*.so的入口函数----JNI_OnLoad()与JNI_OnUnload()函数的用途当Android的VM(VirtualMachine)执行到System.loadLibrary()函数时，首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad()函数。它的用途有二：(1)告诉VM此C组件使用那一个JNI版本。如果你的*.so档没有提供JNI_OnLoad()函数，VM会默认该*.so档是使用最老的JNI1.1版本。由于新版的JNI做了许多扩充，如果需要使用JNI的新版功能，例如JNI1.4的java.nio.ByteBuffer,就必须藉由JNI_OnLoad()函数来告知VM。(2)由于VM执行到System.loadLibrary()函数时，就会立即先呼叫JNI_OnLoad()，所以C组件的开发者可以藉由JNI_OnLoad()来进行C组件内的初期值之设定(Initialization)。例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里，就提供了JNI_OnLoad()函数，其程式码片段为：//#defineLOG_NDEBUG0#defineLOG_TAGMediaPlayer-JNIjintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){JNIEnv*env=NULL;jintresult=-1;if(vm-GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4)!=JNI_OK){LOGE(ERROR:GetEnvfailed\n);gotobail;}assert(env!=NULL);if(register_android_media_MediaPlayer(env)0){LOGE(ERROR:MediaPlayernativeregistrationfailed\n);gotobail;}if(register_android_media_MediaRecorder(env)0){LOGE(ERROR:MediaRecordernativeregistrationfailed\n);gotobail;}if(register_android_media_MediaScanner(env)0){LOGE(ERROR:MediaScannernativeregistrationfailed\n);gotobail;}if(register_android_media_MediaMetadataRetriever(env)0){LOGE(ERROR:MediaMetadataRetrievernativeregistrationfailed\n);gotobail;}/*success--returnvalidversionnumber*/result=JNI_VERSION_1_4;bail:returnresult;}此函数回传JNI_VERSION_1_4值给VM，于是VM知道了其所使用的JNI版本了。此外，它也做了一些初期的动作(可呼叫任何本地函数)，例如指令：if(register_android_media_MediaPlayer(env)0){LOGE(ERROR:MediaPlayernativeregistrationfailed\n);gotobail;}就将此组件提供的各个本地函数(NativeFunction)登记到VM里，以便能加快后续呼叫本地函数的效率。JNI_OnUnload()函数与JNI_OnLoad()相对应的。在载入C组件时会立即呼叫JNI_OnLoad()来进行组件内的初期动作；而当VM释放该C组件时，则会呼叫JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。当VM呼叫JNI_OnLoad()或JNI_Unload()函数时，都会将VM的指针(Pointer)传递给它们，其参数如下：jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){}jintJNI_OnUnload(JavaVM*vm,void*reserved){}在JNI_OnLoad()函数里，就透过VM之指标而取得JNIEnv之指标值，并存入env指标变数里，如下述指令：jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){JNIEnv*env=NULL;jintresult=-1;if(vm-GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4)!=JNI_OK){LOGE(ERROR:GetEnvfailed\n);gotobail;}}由于VM通常是多执行绪(Multi-threading)的执行环境。每一个执行绪在呼叫JNI_OnLoad()时，所传递进来的JNIEnv指标值都是不同的。为了配合这种多执行绪的环境，C组件开发者在撰写本地函数时，可藉由JNIEnv指标值之不同而避免执行绪的资料冲突问题，才能确保所写的本地函数能安全地在Android的多执行绪VM里安全地执行。基于这个理由，当在呼叫C组件的函数时，都会将JNIEnv指标值传递给它，如下：jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){JNIEnv*env=NULL;if(register_android_media_MediaPlayer(env)0){}}这JNI_OnLoad()呼叫register_android_media_MediaPlayer(env)函数时，就将env指标值传递过去。如此，在register_android_media_MediaPlayer()函数就能藉由该指标值而区别不同的执行绪，以便化解资料冲突的问题。例如，在register_android_media_MediaPlayer()函数里，可撰写下述指令：if((*env)-MonitorEnter(env,obj)!=JNI_OK){}查看是否已经有其他执行绪进入此物件，如果没有，此执行绪就进入该物件里执行了。还有，也可撰写下述指令：if((*env)-MonitorExit(env,obj)!=JNI_OK){}查看是否此执行绪正在此物件内执行，如果是，此执行绪就会立即离开。3.registerNativeMethods()函数的用途应用层级的Java类别透过VM而呼叫到本地函数。一般是仰赖VM去寻找*.so里的本地函数。如果需要连续呼叫很多次，每次都需要寻找一遍，会多花许多时间。此时，组件开发者可以自行将本地函数向VM进行登记。例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里的代码段如下：//#defineLOG_NDEBUG0#defineLOG_TAGMediaPlayer-JNIstaticJNINativeMethodgMethods[]={{setDataSource,(Ljava/lang/String;)V,(void*)android_media_MediaPlayer_setDataSource},{setDataSource,(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V,(void*)android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD},{prepare,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_prepare},{prepareAsync,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_prepareAsync},{_start,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_start},{_stop,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_stop},{getVideoWidth,()I,(void*)android_media_MediaPlayer_getVideoWidth},{getVideoHeight,()I,(void*)android_media_MediaPlayer_getVideoHeight},{seekTo,(I)V,(void*)android_media_MediaPlayer_seekTo},{_pause,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_pause},{isPlaying,()Z,(void*)android_media_MediaPlayer_isPlaying},{getCurrentPosition,()I,(void*)android_media_MediaPlayer_getCurrentPosition},{getDuration,()I,(void*)android_media_MediaPlayer_getDuration},{_release,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_release},{_reset,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_reset},{setAudioStreamType,(I)V,(void*)android_media_MediaPlayer_setAudioStreamType},{setLooping,(Z)V,(void*)android_media_MediaPlayer_setLooping},{setVolume,(FF)V,(void*)android_media_MediaPlayer_setVolume},{getFrameAt,(I)Landroid/graphics/Bitmap;,(void*)android_media_MediaPlayer_getFrameAt},{native_setup,(Ljava/lang/Object;)V,(void*)android_media_MediaPlayer_native_setup},{native_finalize,()V,(void*)android_media_MediaPlayer_native_finalize},};staticintregister_android_media_MediaP